機(jī)械設(shè)計(jì)總論課件

機(jī)械設(shè)計(jì)總論§2-1機(jī)器的組成§2-2設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序§2-3對(duì)機(jī)器的主要要求§2-4機(jī)械零件的主要失效形式§2-5設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿足的基本要求§2-6機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則§2-7機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法§2-8機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟§2-9機(jī)械零件材料的選用原則§2-10機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化§2-11機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介§2-1機(jī)器的組成

人們?yōu)榱藵M足生產(chǎn)和生活的需要，設(shè)計(jì)和制造了類型繁多、功能各異的機(jī)器。

一臺(tái)完整的機(jī)器的組成大致可包括：原動(dòng)機(jī)部分傳動(dòng)部分執(zhí)行部分潤(rùn)滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)

傳感器傳感器傳感器§2-2設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序

計(jì)劃階段

方案設(shè)計(jì)階段

技術(shù)設(shè)計(jì)階段

技術(shù)文件編制階段一部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計(jì)質(zhì)量，機(jī)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。它是一個(gè)創(chuàng)造性的工作過程，同時(shí)也是一個(gè)盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗(yàn)的工作。設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序：形成設(shè)計(jì)任務(wù)書提出原理性設(shè)計(jì)方案或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

§2-2設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序

計(jì)劃階段

方案設(shè)計(jì)階段

技術(shù)設(shè)計(jì)階段

技術(shù)文件編制階段一部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計(jì)質(zhì)量，機(jī)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。它是一個(gè)創(chuàng)造性的工作過程，同時(shí)也是一個(gè)盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗(yàn)的工作。作為一部完整的機(jī)器，它是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。要提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須有一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)程序。設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序：形成設(shè)計(jì)任務(wù)書提出原理性設(shè)計(jì)方案或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖總裝配草圖及部件裝配草圖設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、使用說明書等§2-3對(duì)機(jī)器的主要要求

設(shè)計(jì)機(jī)器的任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達(dá)到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要提出的。不管機(jī)器的類型如何，一般來說，對(duì)機(jī)器都要提出以下的基本要求：

使用功能要求經(jīng)濟(jì)性要求勞動(dòng)保護(hù)要求可靠性要求其它專用要求

§2-4機(jī)械零件的主要失效形式機(jī)械零件常見的失效形式有：整體斷裂、過大的殘余變形、零件的表面破壞以及破壞正常工作條件引起的失效等。（一）整體斷裂整體斷裂是指零件在載荷作用下，其危險(xiǎn)截面的應(yīng)力超過零件的強(qiáng)度極限而導(dǎo)致的斷裂，或在變應(yīng)力作用下，危險(xiǎn)截面發(fā)生的疲勞斷裂。齒輪輪齒斷裂軸承內(nèi)圈斷裂機(jī)械零件的主要失效形式（二）過大的殘余變形

當(dāng)作用于零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，零件將產(chǎn)生殘余變形。齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形

機(jī)械零件的主要失效形式（三）零件的表面破壞

零件的表面破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞（點(diǎn)蝕）。齒面接觸疲勞軸瓦磨損

機(jī)械零件的主要失效形式（四）破壞正常工作條件引起的失效

有些零件只有在一定的工作條件下才能正常的工作，如：

液體摩擦的滑動(dòng)軸承，只有在存在完整的潤(rùn)滑油膜時(shí)才能正常工作。帶傳動(dòng)只有在傳遞的有效圓周力小于臨界摩擦力時(shí)才能正常工作。高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件，只有在轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動(dòng)件系統(tǒng)的固有頻率避開一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g隔才能正常工作。有統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，一般機(jī)械零件的失效主要是由于疲勞、磨損、腐蝕等因素引起。

§2-5設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿足的基本要求一、避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求二、結(jié)構(gòu)工藝性要求三、經(jīng)濟(jì)性要求四、質(zhì)量小的要求五、可靠性要求

機(jī)器是由各種各樣的零部件組成的，要使所設(shè)計(jì)的機(jī)器滿足基本要求，就必須使組成機(jī)器的零件滿足以下要求：應(yīng)保證零件有足夠的強(qiáng)度、剛度、壽命。零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性是指在既定的生產(chǎn)條件下能夠方便而經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出來，并便于裝配成機(jī)器的特性。

零件應(yīng)有合理的生產(chǎn)加工和使用維護(hù)的成本。

質(zhì)量小則可節(jié)約材料，質(zhì)量小則靈活、輕便，減小慣性力。應(yīng)降低零件發(fā)生故障的可能性（概率）。

設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和裝配。§2-6機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

強(qiáng)度準(zhǔn)則

剛度準(zhǔn)則

設(shè)計(jì)零件時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。一般來講，有以下幾種準(zhǔn)則：

壽命準(zhǔn)則

振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則

可靠性準(zhǔn)則：確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的塑性變形，是最基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。：確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。：通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。：高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)注重此項(xiàng)準(zhǔn)則。：當(dāng)計(jì)及隨機(jī)因素影響時(shí)，仍應(yīng)確保上述各項(xiàng)準(zhǔn)則。

§2-7機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法

理論設(shè)計(jì)

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)

模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法通常分為常規(guī)設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法兩大類。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是指在近二、三十年發(fā)展起來的更為完善、科學(xué)、計(jì)算精度高、設(shè)計(jì)與計(jì)算速度更快的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。如機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等等。

常規(guī)設(shè)計(jì)方法是指采用一定的理論分析和計(jì)算，結(jié)合人們?cè)陂L(zhǎng)期的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出的方法、公式、圖表等進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。它又可分為：

§2-8機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟選擇零件類型、結(jié)構(gòu)

機(jī)械零件的設(shè)計(jì)一般要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：

計(jì)算零件上的載荷確定計(jì)算準(zhǔn)則選擇零件的材料確定零件的基本尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核計(jì)算畫出零件工作圖寫出計(jì)算說明書

§2-9機(jī)械零件材料的選用原則：鋁、銅黑色金屬有色金屬鐵鋼高分子材料復(fù)合材料陶瓷金屬材料非金屬材料載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)零件的工作情況零件的結(jié)構(gòu)及加工性材料的經(jīng)濟(jì)性零件的尺寸及重量一、常用材料二、機(jī)械零件材料的選用原則：塑料、橡膠、合成纖維

：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼…(如：08F

45

60

1Cr18）

：灰鑄鐵、球墨鑄鐵…(如：HT300QT500-5)：強(qiáng)如鋼、輕如鋁、硬如金剛石：強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕

§2-10機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)化的益處：

與設(shè)計(jì)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn):國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等如：ISO

GB

JB、HB

QB

國(guó)標(biāo)分為：強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)和推薦標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，減輕設(shè)計(jì)工作量，便于零部件的互換和組織專業(yè)化的大生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本。強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：代號(hào)為GB××××(為標(biāo)準(zhǔn)序號(hào))－××××(為批準(zhǔn)年代)強(qiáng)制性國(guó)標(biāo)必須嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行。推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：代號(hào)為GB／T××××－××××，這類標(biāo)準(zhǔn)占整個(gè)國(guó)標(biāo)中的絕大多數(shù)。如無特殊理由和特殊需要，必須遵守這些國(guó)標(biāo)，以期取得事半功倍的效果。

標(biāo)準(zhǔn)化就是要通過對(duì)零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、設(shè)計(jì)方法、制圖要求等，制定出大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。

§2-11機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介

機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法通常是相對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法而言的?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法從總體上概括為力求運(yùn)用現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)、應(yīng)用力學(xué)、微電子學(xué)及信息科學(xué)等方面的最新成果與手段實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)換：以動(dòng)態(tài)的取